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김장호 연구실

전남대학교 융합바이오시스템기계공학과

김장호 교수

Electrospinning

Bioreactor

Extracellular Matrix

김장호 연구실

융합바이오시스템기계공학과 김장호

김장호 연구실은 융합바이오시스템기계공학을 기반으로 생체재료, 나노바이오 소재, 줄기세포 공학, 농업 및 식품공학 등 다양한 분야를 아우르는 융합연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 생체적합성 및 기능성 소재 개발, 나노구조 기반 조직재생 플랫폼, 스마트 농업 및 식품 패키징 시스템 등 첨단 융합기술을 통해 미래 바이오 및 농업 산업의 혁신을 이끌고 있습니다. 특히, 그래핀, 계란껍질막, 젤라틴, 하이드로겔 등 다양한 바이오 및 나노소재를 활용하여 조직재생, 약물전달, 세포치료제, 스마트 식품 포장 등 다양한 응용분야에서 우수한 연구성과를 창출하고 있습니다. 이러한 소재들은 세포의 부착, 증식, 분화 등 생체 내 환경을 정밀하게 모사할 수 있어, 조직공학 및 재생의학 분야에서 혁신적인 치료법 개발에 기여하고 있습니다. 또한, 농업 분야에서는 나노기술을 접목한 작물 성장 촉진, 친환경 농약 및 비료 전달, 식품 신선도 유지 및 저장성 향상을 위한 스마트 패키징 소재 개발 등 지속가능한 농업 실현을 위한 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 미세/나노구조 기반의 식물 뿌리 모사, 마이크로니들 기반 농약 전달, 생분해성 필름 등은 미래 농업의 혁신적 변화를 이끌고 있습니다. 줄기세포 및 조직재생 공학 분야에서는 3차원 줄기세포 스페로이드, 오가노이드, 맞춤형 바이오프린팅, 나노구조 스캐폴드 등 다양한 공학적 기법을 통해 연골, 힘줄, 뼈, 혈관 등 다양한 조직의 재생을 목표로 하고 있습니다. 이식형 줄기세포 나노브릿지, 맞춤형 조직 제작 등은 실제 임상 적용 가능성을 높이고 있습니다. 이처럼 김장호 연구실은 융합적이고 혁신적인 연구를 통해 바이오소재, 조직재생, 스마트 농업 등 다양한 분야에서 세계적인 경쟁력을 확보하고 있으며, 미래 바이오헬스 및 농업 산업의 발전에 중추적인 역할을 하고 있습니다.

Electrospinning
Bioreactor
Extracellular Matrix
생체재료 및 나노바이오 소재 개발
김장호 연구실은 생체재료와 나노바이오 소재의 개발 및 응용에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실에서는 조직 재생을 위한 다양한 생체적합성 소재, 예를 들어 하이드로젤, 나노입자, 그래핀 및 계란껍질막 기반의 바이오소재 등을 개발하고 있습니다. 이러한 소재들은 세포의 부착, 증식, 분화 등 생체 내 환경을 모사하는 데 최적화되어 있으며, 조직공학 및 재생의학 분야에서 혁신적인 치료법을 제시하고 있습니다. 특히, 나노구조를 갖는 하이드로겔, 그래핀 하이브리드 하이드로겔, 나노입자 기반 전달체 등은 기존 소재의 한계를 극복하고, 조직 재생 및 약물전달 효율을 극대화하는 데 큰 역할을 하고 있습니다. 예를 들어, 계란껍질막을 활용한 나노패턴 스캐폴드, 젤라틴 나노입자, 그래핀-키토산 하이브리드 임플란트 등은 생체적합성과 기계적 강도, 세포 친화성을 동시에 확보하여 다양한 조직 재생에 적용되고 있습니다. 이러한 연구는 실제 임상적용을 위한 전임상 동물실험 및 다양한 조직(뼈, 연골, 힘줄, 피부 등) 재생 모델에서 우수한 성과를 보이고 있으며, 미래의 맞춤형 재생의료 및 바이오소재 산업 발전에 중요한 기여를 하고 있습니다.
농업 및 식품공학을 위한 바이오시스템 융합공학
연구실은 농업과 식품공학 분야에서 첨단 바이오시스템 융합공학을 적용하여 지속가능한 농업과 스마트 식품 패키징 시스템 개발에 앞장서고 있습니다. 나노기술을 활용한 작물 성장 촉진, 친환경 농약 및 비료 전달 시스템, 식품의 신선도 유지와 저장기간 연장을 위한 스마트 패키징 소재 개발 등이 대표적인 연구 주제입니다. 예를 들어, 젤라틴 나노입자를 이용한 농약 및 비료의 효율적 전달, 그래핀 산화물을 활용한 식물 성장 촉진, 생분해성 나노다공성 필름을 이용한 과일 및 채소의 저장성 향상 등은 농업 생산성 증대와 환경 친화적 농업 실현에 기여하고 있습니다. 또한, 미세/나노구조를 갖는 식물 뿌리 모사 모델, 마이크로니들 기반 농약 전달 및 식물 건강 모니터링 기술 등은 미래 농업의 혁신을 이끌고 있습니다. 이러한 융합 연구는 농업과 생명공학, 재료공학, 기계공학의 경계를 허물며, 차세대 스마트 농업, 식품 안전, 환경 보전 등 다양한 사회적 요구에 부응하는 기술적 해법을 제시하고 있습니다.
줄기세포 및 조직재생 공학
본 연구실은 줄기세포 기반 조직재생 공학 분야에서 세계적인 연구를 수행하고 있습니다. 3차원 줄기세포 스페로이드 및 오가노이드 배양, 맞춤형 바이오프린팅, 나노구조 기반 스캐폴드 설계 등 다양한 공학적 접근을 통해 손상된 조직(연골, 힘줄, 뼈, 혈관 등)의 재생을 목표로 하고 있습니다. 특히, 나노패턴 및 멀티스케일 구조를 갖는 스캐폴드는 줄기세포의 부착, 증식, 분화, 이동을 정밀하게 조절할 수 있어, 기존 치료법의 한계를 극복하는 혁신적인 조직재생 플랫폼으로 주목받고 있습니다. 또한, 이식형 줄기세포 나노브릿지, 맞춤형 배양된 혈관 및 연골 조직, 고도화된 오가노이드 제작 등은 실제 임상 적용 가능성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 줄기세포 치료제의 대량생산, 고효율 조직재생, 환자 맞춤형 재생의료 실현에 중요한 기반을 제공하며, 미래 바이오헬스 산업의 핵심 기술로 자리잡고 있습니다.
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Latent stem cell-stimulating radially aligned electrospun nanofibrous patches for chronic tympanic membrane perforation therapy
이선민, 김장호, 이주오, 박상배, 신범용, 김연주, 김정실, 장경제, 추옥선, 선우훈, 정종훈, 정연훈
Acta Biomaterialia, 202410
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Wet tissue adhesive polymeric powder hydrogels for skeletal muscle regeneration
김장호, 이민규, 박정균, 이선홍, 전진, 김우찬, 양희석, 이재영, 서다운
Bioactive Materials, 202410
3
Gelatin Nanoparticles can Improve Pesticide Delivery Performance to Plants
이경환, 박선호, 김장호, SAFDAR MAHPARA, 김우찬, 설재휘, 김드림, 손형일
Small, 202410
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그린바이오 혁신융합대학사업단
한국연구재단(교육부)
2024년 06월 ~ 2025년 02월
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(오픈랩5)생체재료 기반 피부재생용 첨단나노지지체 산업화
과학기술사업화진흥원
2024년 02월 ~ 2024년 12월
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[IRIS]마이하트 플랫폼 기반 심부전 제어 및 치료기술개발
한국연구재단(과학기술정보통신부)
2024년 ~ 2024년 12월